اگر در تلاش هستید تا ذهنیت خود را برای یک پرش بانجی آماده کنید ، این راهنما را برای مبتدیان با ترس و اضطراب بخوانید.
وقتی با کفش روی یخ حرکت میکنیم درحقیقت کفش و یخ هردو جامدهستند و قاعدتا باید اصطکاک زیادی داشته باشند.پس چرا یخ اینقدرلغزنده به نظر میرسد؟؟
پاسخ رایج ولی غیر کامل برای دماهای نزدیک به صفر:
هنگامی که روی یخ (با دمای نزدیک به صفر)می ایستیم فشار وارد بر یخ افزایش می یابد درنتیجه باکاهش دمای ذوب یخ اینجا.یخ به صورت نقطه ای ذوب می شود ویک لایه آب بین یخ و کفش تشکیل میشود که این لایه ارتباط بین کفش و یخ را قطع می کنددرنتیجه اصطکاک ناچیز باعث لیزخوردن میشود.درحقیقت لایه آب تماس مستقیم دوجامد را از بین می برد.همان کاری که روغنکاری انجام می دهد.
شایدالان متوجه شده باشید که چرا کفش هاکی روی یخ سواربر یک تیغه باریک است!!!
سطح کم تیغه یعنی فشار بیشتر و ذوب بیشتر یخ
پاسخ کاملتر:
پاسخ کامل به این سوال سخت است. سالها دانشمندان تصور می کردند که علت فشار است. وقتی به آب فشار می آورید ، در واقع نقطه ذوب آن را پایین می آورید. در سال 1886 ، مهندس جان جولی پیشنهاد کرد که وزن اسکیت روی یخ باعث ایجاد فشار کافی برای پایین آمدن نقطه ذوب یخ به زیر دمای محیط می شود ، بنابراین باعث ذوب یخ به لایه نازکی از آب در زیر اسکیت می شود. اما این توضیحات به بررسی دقیق تر نمی انجامد. مهم نیست چقدر فشار وارد کنید ، نمی توانید نقطه ذوب آب را زیر 22- درجه سانتیگراد پایین بیاورید. و با این حال ، یخ در دمای کمتر از این هنوز تشکیل یک لایه مایع لغزنده را نشان می دهد. در حالی که فشار می تواند نقشی ایفا کند ، اما این تأثیر غالب نیست.
در سال 1939 ، Frank P. Bowden and T. P. Hughes پیشنهاد کردند که اصطکاک اجسامی که روی یخ می لغزند باعث گرم شدن آن برای ذوب شدن می شود. در حالی که اصطکاک در واقع باعث ایجاد گرما می شود ، گرمای کافی برای ذوب یخ در دمای بسیار پایین ایجاد نمی کند. و با این وجود ، یخ در دمای پایین هنوز یک لایه مایع لغزنده را تشکیل می دهد. همچنین ، گرمایش اصطکاکی نمی تواند توضیح دهد که چرا یک لایه لغزنده شکل می گیرد حتی اگر جسم کاملاً بی حرکت باشد. در حالی که گرمایش اصطکاکی می تواند در کاهش اصطکاک اجسام با سرعت بالا نقش داشته باشد ، اما این اثر غالب نیست.
جزئیات دقیق اینکه چرا یخ یک لایه مایع لغزنده ایجاد می کند ، حتی زمانی که فشار یا اصطکاک کمی اعمال شود ، در حال حاضر به طور کامل توسط دانشمندان مشخص نشده است . مشخص شده است که یخ همیشه یک لایه مایع نازک بر روی سطح خود دارد ، حتی در دمای بسیار کمتر از انجماد و حتی در صورت عدم تماس با اجسام. بنابراین تشکیل یک لایه مایع سطحی خاصیت خود یخ است و خاصیت تعامل با یک جسم نیست. به نظر می رسد لایه مایع بوجود می آید زیرا مولکول های آب در سطح پیوندهای شیمیایی کمتری نسبت به حجم دارند ، بنابراین می توانند ارتعاشات طبیعی را بهتر جذب کنند. روبرت روزنبرگ در مقاله ای در مورد بازبینی فیزیک امروز در سال 2005 می گوید: "ساختار دوره ای [در سطح] تجزیه می شود و لایه های مولکولی در پاسخ به کاهش تعداد پیوندهای شیمیایی که مولکول های سطح را در محل خود نگه می دارند ، بازسازی بی شکل تری را اتخاذ می کنند. بیرونی ترین سطح به عنوان تابعی از دما نسبت به اتم ها در شبکه داخلی با دامنه بیشتری ارتعاش می کند ... ذوب سطح به دلیل برهم کنش حرکت ارتعاشی مولکول های سطح با مولکول های فله داخلی است.
